三自由度直升机系统自适应建模及控制研究

发布时间：2017-12-29 11:01

  本文关键词：三自由度直升机系统自适应建模及控制研究　出处：《昆明理工大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 三自由度直升机 非线性系统 PID控制 神经网络控制 自适应控制

【摘要】：随着科学技术方面的进步尤其是社会发展不同方向的需求,人们对设备运动的多样性、稳定性及多性能提出越来越高的要求。为了满足工作的实际需求,这也就给设备的控制系统提出了更加精准和严密的要求,如机器人、直升机。随着社会和经济的发展的需要,直升机广泛用于人员和货物运输、搜索营救等航空领域。直升机在多行业的应用越来越广,这为直升机的发展带来了机遇和挑战。三自由度直升机系统是模仿直升机结构的简化模型,也是本课题将要研究的实验装置。三自由度直升机是多输入、多输出的非线性耦合系统,通过对两个电机的控制实现对整个系统进行控制。作为控制领域比较复杂的实验装置,很多的控制算法都是在三自由度直升机系统上进行实验验证。PID控制在工业控制中是比较简单及常见,同时也是在三自由度直升机控制系统中最早发展起来的控制方法之一。PID控制算法结构比较简单、鲁棒性好及可靠性比较高。但是,对于非线性系统PID控制的效果不是很好。非线性系统控制一直是学者们关注的焦点,而且还提出了很多相关的控制理论：如自适应控制、神经网络控制。自适应控制能通过未知参数的在线学习,实现对未知参数的有效估计,减小模型不确定性对系统控制的影响,然后通过构造控制器来控制系统以设定的某种方式运动。但传统自适应控制中所设计的自适应律得到参数估计值不能收敛到系统的真实值。根据以往的研究结果可知,当参数估计包含参数估计误差时,估计值能快速、准确地收敛至真值,并且可以在很短时间内可以消除参数不确定性对系统的影响,提高系统瞬态性能和控制效果。在本课题中,在课题组先期的研究基础上提出了一种新的自适应控制方法,同时把它应用到三自由度直升机系统上来验证该算法的可行性。首先研究直升机系统的建模问题,将自适应技术用于在线参数估计,通过输入输出数据和部分系统信息获得系统模型未知参数的估计。此外,为克服系统未知动态,引入神经网络构建自适应神经网络控制器,实现控制目标且保证闭环系统稳定性。最后,提出一类基于参数估计误差的自适应律,同时实现系统参数估计和控制。该自适应控制的基本思想是：通过提取参数估计误差值,构造新的自适应参数学习法则,在线快速获得收敛于研究对象未知参数的真实值；然后,将得到的估计值引入到控制器的构造中。根据仿真和实验中的角度跟踪和参数估计结果表明,本课题提出的自适应控制律和控制算法不仅可以很好的满足跟踪给定信号的要求,而且还可以得到趋于真实值的参数估计值。因此,本课题研究结果将对后续研究自适应系统设计和实现提供了一定的研究思路。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V249.1;V275.1

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本文编号：1349988